JP2001318272A

JP2001318272A - マルチチャンネルオン・アクシスファイバー光ロータリージョイント

Info

Publication number: JP2001318272A
Application number: JP2001079126A
Authority: JP
Inventors: Anthony Bowman; ボウマンアンソニー; James M Wright; エムライトジェイムズ
Original assignee: Litton Systems Inc
Current assignee: Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2001-11-16
Also published as: CA2341293A1; EP1143274A2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】マルチチャンネルをもつことのできるファイバ
ー光ロータリージョイントの提供。【解決手段】ステーターおよびローターを有するロータ
ーリージョイントにおいて、ローターおよびステータは
それぞれ、マルチ光ファイバーチャンネルを有する光コ
ネクターを備えている。第一のチャンネルは中央光ファ
イバー１００によって形成される。第二およびその他の
光チャンネルは独立した細いファイバー１１５，１３０
等を含む同心リング１２０，１３５等を形成することに
よって作られる。セパレータ層１１０，１２５等は光リ
ング上、隣り合う光チャンネル間に、ひとつのチャンネ
ルから隣接するチャンネル間へクロストークがないよう
な厚さに設定され形成される。各光チャンネル上の信号
は、ローターが回転されても第一および第二光コネクタ
ー間で伝送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ロータリージョ
イントに関するものであり、特にマルチチャンネルオン
・アクシス（ｏｎ−ａｘｉｓ）ファイバー光ロータリー
ジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のファイバー光ロータリージョイン
トは、ローター内に光ファイバー、およびステーター内
に第二の光ファイバーがある。信号は、回転可能なロー
ターから固定のステーターへ、互いに隣接した第一の光
ファイバーと第二の光ファイバーの平らな光学面の間に
形成された光インターフェイスを介して伝送される。

【０００３】光ロータリージョイントはまた、光線を拡
大するためにファイバーの前にレンズを有することも可
能である。レンズはファイバーの間にあり、棒状あるい
は球状形をしている。欠点としては、これらのレンズ
は、ロータリージョイントに多額の費用がかかることで
ある。

【０００４】このような装置の欠点は、一つの光チャン
ネルしかできないことである。そこで当業界には、マル
チ光チャンネルをもつファイバー光ロータリージョイン
トに対するニーズがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、マルチ光チャンネルをもつことができる光ケーブル
を提供することである。

【０００６】本発明の別の目的は、マルチチャンネルを
もつことのできるファイバー光ロータリージョイントを
提供することである。

【０００７】本発明の別の目的は、マルチチャンネルを
もつことのできる光ケーブルを作る方法を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステーターお
よびローターを有するマルチチャンネルファイバー光ロ
ータリージョイントを対象としたものである。ローター
およびステーターはそれぞれマルチ光ファイバーチャン
ネルを有する光コネクターを備えている。第一のチャン
ネルは中央光ファイバーによって形成されている。第二
およびその他の光チャンネルは、個々の細いファイバー
を持つ同心のリングで形成されている。ファイバーのそ
れぞれは、直径が約０．００１インチである。多数の細
いファイバーがリング状に形成され、隣り合う光チャン
ネル間の光リング上にセパレータ層が形成されている。
第一の光学表面が、第一の光コネクター上に形成されて
いる。第二の光学表面が、第二の光コネクター上に形成
されている。マルチ光チャンネル上の信号は、ローター
を回転して、第一および第二の光コネクター間に伝送さ
れるようにする。セパレータ層は、あるチャンネルから
その隣のチャンネルにクロストークがないような厚さに
設定される。

【０００９】本発明のこれらおよびその他の目的は、第
一の光コネクターを有するマルチチャンネルファイバー
光ロータリージョイントによって達成され、第一の光コ
ネクターは、中央光ファイバー、中央光ファイバーを囲
むセパレータ層、セパレータ層を囲む第一の光リングお
よび第一の光リングを囲む光学的に非伝導性の外層を有
している。第二の光コネクターは、中央光ファイバー、
中央光ファイバーを囲むセパレータ層、セパレータ層を
囲む第一の光リングおよびセパレータ層を囲む光学的に
非伝導性の外層を有している。

【００１０】本発明の前述および他の目的は、第一のセ
パレータ層を中央光ファイバーの周りに配置したマルチ
光チャンネルを有する光ケーブルを形成する方法によっ
て達成される。この中央光ファイバーは、第一の光ファ
イバー上の光信号を伝送するものである。第二の光チャ
ンネルは、セパレータ層の周りに多数の光ファイバーを
配置して第一の光リングを形成することによって形成さ
れる。光学的に非伝導性の外層は、第一の光リングの周
りに配置される。

【００１１】本発明の前述および他の目的は、マルチ光
チャンネルを有する光ロータリージョイントを形成する
方法によって達成される。第一の光コネクターは、第一
のセパレータ層を中央光ファイバーの周りに設けること
によって形成される。中央光ファイバーは、第一の光チ
ャンネル上の光信号を伝送するものである。第二の光チ
ャンネルは、多数の光ファイバーをセパレータ層のまわ
りに配置して、第一の光リングを形成することによって
形成される。光学的に非伝導性の外層は、第一の光リン
グの周りに配置されている。第二の光コネクターは、第
一のセパレーター層を中央光ファイバーの周りに配置す
ることによって形成される。中央光ファイバーは、第一
の光チャンネル上の光信号を伝送し、セパレーター層の
周りに多数の光ファイバーを配置して第二の光リングを
形成して第二の光チャンネルを形成するためのものであ
る。光学的に非伝導性の外層は、第二の光リングの周り
に配置されている。光学面は第一の光コネクターおよび
第二の光コネクター上に形成されている。光学面は、互
いに隣り合うように位置している。第一の光コネクター
はローターに設けられ、第二の光コネクターはステータ
ーに設けられる。

【００１２】本発明のさらに他の目的および利点は、本
発明を実施するための最良の形態を単に図示することに
よって本発明の好ましい実施態様を示し、以下の詳細の
説明により当業界の通常の技術をもった人にはすぐに明
らかになるだろう。本発明は他の異なる実施態様が可能
であり、そのいくつかの詳細は本発明を全く逸脱するこ
となく種々の明らかな点においての変更が可能である。
従って、その図面および説明は単に説明のためのもので
あって、これを限定するものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず図１には、１０で示されてい
るマルチチャンネルファイバー光ロータリージョイント
を示している。マルチチャンネル光ファイバージョイン
ト１０は図１では水平方向で示されているが、ジョイン
ト１０はどの方向でも使用できることがわかる。ファイ
バー光ロータリージョイント１０は、ステーターアセン
ブリ２０およびローターアセンブリ３０からなってい
る。本発明の光ファイバーコネクター４０は、ステータ
ーアセンブリ２０に収納されている。本発明の光ファイ
バーコネクター４２は、ローターアセンブリ３０に収納
されている。本発明で使用可能な典型的なケーブルは、
２つのファイバー光コネクター（例えば、一端に光ファ
イバーコネクター４０および他端に光ファイバーコネク
ター４２）を有している。もちろん、コネクター４０、
４２のいかなる組み合わせも使用することができる。

【００１４】光ファイバーコネクター４０、４２の構成
は、図２および３と関連して説明される。コネクター４
０、４２は取付構成によって同一であってもよいし、異
なっていてもよい。コネクター４０、４２のいずれかが
伝送器または受信器であり、分離したチャンネルである
から信号は両方向に伝送される。光学機器（図示してな
い）は、マルチ光チャンネルのそれぞれに伝送された光
信号を公知の方法で電気信号に変換するために設けられ
ている。ローター３０およびステーター４０の構成要素
は従来のものであり、本発明の光ファイバーコネクター
４０、４２の詳細な説明の後に、その詳細を説明する。
光チャンネルの構成およびコネクター４０、４２の大き
さは、以下に詳細に説明するどの特定のロータリージョ
イント１０に対しても同じである。例えば、各コネクタ
ー４０、４２の各光チャンネルの内径および外径は同じ
であり、クロストークや反射を防ぐために直線状になっ
ている。

【００１５】図２には、例示した光ファイバーコネクタ
ー４０、４２の断面図を示している。図２に示したよう
に、中央ファイバー１００は中央に位置している。この
中央ファイバー１００は光チャンネルＡを形成する。中
央ファイバー１００は直径１２５ミクロン（０．００４
９インチ）又は直径２４０ミクロン（０．００９５イン
チ）であり、使用可能なガラス又はプラスチックファイ
バーで作られている。中央ファイバー１００を囲んで、
アルミニウム、ガラス充填エポキシあるいは鋼などの光
学的に非伝導性の材料からなるセパレーターリング１１
０がある。セパレータリングは、隣接しているチャンネ
ル間のクロストークおよび反射を防ぐように十分に厚く
しなくてはいけない。

【００１６】セパレータリング１１０を囲んで、好まし
くはガラスで作られた直径０．００１インチの光ファイ
バー１１５からなる第一の光学リングである。ファイバ
ー１１５は、セパレーターリングの周りに溶融して設置
されていて、第一の光リング１２０を形成し、光学チャ
ンネルＢとなる。セパレーターリング１１０の周りに十
分な光ファイバーが置いてから、別のセパレータリング
を第一の光リング１２０の周りに置く。ファイバーはま
たプラスチックでもよく、エポキシで結合される。追加
のチャンネルも同様に形成される。例えば、図２に示す
ように、第三の光チャンネルが第二の光リング１４０で
形成される。第二の光リング１４０を囲んで、セパレー
ターリング１４５が置かれる。第四の光チャンネルは、
第三の光リング１５０で形成される。金属スリーブ１５
５が第三の光リングを囲んでいる。各リングおよびセパ
レータ層は、一体とすることができる。同様に、第二の
光リング１３５は、多数の光ファイバー１３０からなっ
ている。第二の光リング１３５が形成された後、別のセ
パレータ層１４０が第二の光リング１３５の周りに置か
れている。必要に応じてさらに光リングを追加して形成
することができる。金属スリーブ１５５は、光リング１
５０の周りに置かれている。形成されるチャンネル数
は、適用の仕方で変えることができる。図２には四つの
光チャンネルを示したが、本発明ではいくつの数の光チ
ャンネルも形成することができる。

【００１７】図３に示すように、光コネクター４０、４
２が図１から取った展開断面図で示されている。図３に
示すように、コネクター４２は、コネクター４０の光学
面２０２から０．００１〜０．００３インチの距離をあ
けて光学面２００を有している。各コネクター４０、４
２は、光リングおよびセパレータリングが同じ構造をし
て、光リングが互いに直線状に並ぶようになる。光学面
は酸化アルミニウムスラリー中で平らに磨かれる。この
過程は、光学産業全体では全ての光コネクターにとって
は通常のことである。この位置関係は０．０００５イン
チ以上溶融成型して保持されている。軸方向には０．０
００５インチに維持されている。

【００１８】図１に戻って、従来とは異なったステータ
ー２０およびローター３０が示されている。ステーター
２０は、フランジ部材３００があり、これには内穴３０
２を有し、コネクター４０が挿入されている。内穴はシ
ョルダー３０４を有し、光コネクター４０の一部分が当
接している。フランジ部材３００の後部には、ねじ部３
０６があり、ねじ付ナット３０８と嵌合している。コネ
クター４０は、前ショルダー３２０があり、フランジ３
００のショルダー３０４と嵌合し、コネクター４０はま
た、後ショルダー３２２があり、ねじ付ナット３０８の
中のショルダー３２４と嵌合している。このように、コ
ネクター４０はフランジ３００とナット３０８の間に保
持される。コネクター上のショルダーは、旋盤上で機械
加工される。コネクター全体は、鋼、アルミニウム、黄
銅等から機械加工することができる。

【００１９】ローターアセンブリ３０は、ローターボデ
ー４００があり、貫通穴４０２を有している。ローター
ボデー４００には、隙間ができており、そこに一対のベ
アリング４２０、４２２を入れ、ベアリングの外側径は
ローターボデー４００の内径と接し、内側径はフランジ
３００の一部分に接している。このようにして、ロータ
ー３０はステーター２０に対して回転することができ
る。光学表面２００および２０２は接触していない。２
つの表面の間に、０．００１〜０．００３インチの隙間
が存在している。フランジ３２２および３２４は機械加
工されている。

【００２０】図３に示されるように、各リングおよび層
は、コネクター４０および４２の間で一直線になる。例
えば、中央ファイバー１００は、コネクター４０および
４２の間で一直線になる。また、例えばセパレータリン
グ１２５はコネクター４０および４２の間で一直線にな
る。各光リングは、個々のコネクターに信号を送り、伝
送器や受信器に行く。

【００２１】図４に示すように、ファイバー１００は、
光学的に非伝導性のチューブあるいはセパレータリング
１１０の中に作られる。ファイバー１００は、チューブ
１１０内にある。次いでエポキシを付けたファイバー１
００およびリング１１０は、図５Ａに示された成型体５
００に置かれる。成型体５００には、直径φＢを有する
貫通穴５１０がある。

【００２２】第二の伝導性でないチューブあるいはセパ
レータリング１２５は、ファイバー１００を同心にして
作られ、図６に示すようにチューブ１２５の中には、所
定数の直径０．００１インチのファイバー１３０を有し
ている。次いで、このアセンブリは、成型体５００中に
設けられる。この成型体５００の構造は、ジョイントが
３６０°回転した時の光学的クロストークや光信号の振
動を取り除くことができるように、チャンネル（Ａおよ
びＢ）が同心となっている。チャンネルＣ等に対して、
成型体は直径が大きくなる。φＡがφＢになり、φＣは
図７に示すようにチャンネル用の伝導性でないチューブ
の直径である。

【００２３】使用時には、光学面２００、２０２はお互
いに光学的に接触をしている。光信号は光チャンネルの
それぞれを通って伝送される。例えば、一つの光信号
は、中央ファイバー１００を通る第一のチャンネル上を
伝送される。第二の光信号は、第一の光リング１２０を
通って伝送される。第三の光信号は、第二の光リング１
３５を通って伝送される。第四の光信号は、光リング１
５０を通って伝送される。使用時に、コネクター４２
を、コネクター４０に対して回転させる。リング、スリ
ーブとファイバー、セパレータリング間は近接した一直
線に位置しているので、クロストークや反射はなく多数
の光信号が各光チャンネルに運ばれる。各光リング又は
ファイバーは別々の光チャンネルを運ぶ。

【００２４】これまで述べてきた光ケーブルは、別個の
マルチ光チャンネルもっていることはもう明らかであろ
う。また、これまで述べてきた光コネクターは、別個の
マルチチャンネルをもっていることは明らかである。さ
らに、これまで述べてきた光コネクターおよび光ケーブ
ルを形成する方法は、別個の光チャンネルをもってい
る。また、マルチチャンネルオン・アクシスファイバー
光ロータリージョイントは、本発明の光コネクターおよ
び／あるいは光ケーブルを用いて説明してきた。

【００２５】本発明が上述の目的を全て満たしているこ
とは、当業界の通常の技術者にはすぐに分かるであろ
う。前述の明細書を読めば、通常の技術者は種々の変
更、および同等物とここで大まかに開示されたような発
明の代替を行なうことができるであろう。従って、ここ
で得る保護は、添付の請求項およびその同等物に含まれ
ている定義によってのみ限定されるものとする。

【図面の簡単な説明】

本発明は、添付した図面の図中に、限定ではなく、例と
して説明されている。ここで、同じ参照番号を有する要
素は全体を通して同様の要素を示す。

【図１】本発明によるマルチチャンネルファイバー光ロ
ータリージョイントの断面図である。

【図２】本発明による光ファイバーケーブル又はコネク
ターの図１中の線２−２に沿って取られた断面図であ
る。

【図３】第一の光コネクターと第二の光コネクターの間
の光インターフェイスについての別の部分断面図であ
る。

【図４】光チャンネルＡを有する部分的に完成している
光ケーブルの側面図である。

【図５】５Ａは、光チャンネルＢの形成に使用される成
型物の側断面図であり、５Ｂは、光チャンネルＡおよび
Ｂを有する部分的に完成している光ケーブルの正面図で
ある。

【図６】光チャンネルＡおよびＢとセパレータリングを
有する部分的に完成している光ケーブルアセンブリの部
分側面図である。

【図７】光チャンネルＣを形成するための成型物の側断
面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アンソニーボウマンアメリカ合衆国 24136 バージニア州ペンブロークピー．オー．ボックス 483 (72)発明者ジェイムズエムライトアメリカ合衆国 24149 バージニア州ライナーライナーロード 3561

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央光ファイバーと、該中央光ファイバ
ーを囲むセパレータ層と、該セパレータ層を囲む第一の
光リングと、該第一の光リングを囲む光学的非導電性外
層とからなる第一の光コネクター：中央光ファイバー
と、該中央光ファイバーを囲むセパレータ層と、該セパ
レータ層を囲む第一の光リングと、セパレータ層を囲む
光学的に非導電性の外層とからなる第二の光学コネクタ
ー：とからなることを特徴とするマルチチャンネルファ
イバー光ロータリージョイント。
【請求項２】前記第一の光コネクターがステーターに
あり、前記第二の光コネクターがローターにあることを
特徴とする請求項１記載のマルチチャンネルファイバー
光ロータリージョイント。
【請求項３】前記第一の光コネクターは、前記中央光
ファイバー、前記セパレータ層、前記第一の光リングお
よび前記光学的に非伝導性外層によって形成された光学
面を有し、前記第二の光コネクターは、前記中央光ファ
イバー、前記セパレーター層、前記第一の光リングおよ
び前記光学的に非伝導性の外層によって形成された光学
面を有していることを特徴とする請求項１記載のマルチ
チャンネルファイバー光ロータリージョイント。
【請求項４】前記光学面が０．００１〜０．００３イ
ンチの間隔で離れていることを特徴とする請求項１記載
のマルチチャンネルファイバー光ロータリージョイン
ト。
【請求項５】前記第一の光学リングは、多数のファイ
バーから作られていることを特徴とする請求項１記載の
マルチチャンネルファイバー光ロータリージョイント。
【請求項６】前記多数のファイバーのそれぞれは、直
径が約０．００１インチのであることを特徴とする請求
項４に記載のマルチチャンネルファイバー光ロータリー
ジョイント。
【請求項７】前記多数のファイバーは、ガラスででき
ていることを特徴とする請求項４記載のマルチチャンネ
ルファイバー光ロータリージョイント。
【請求項８】セパレータ層は、光学的に非伝導性であ
ることを特徴とする請求項１記載のマルチチャンネルフ
ァイバー光ロータリージョイント。
【請求項９】前記ファイバー、前記セパレータ層およ
び前記第一の光リングが同心であることを特徴とする請
求項１に記載のマルチチャンネルファイバー光ロータリ
ージョイント。
【請求項１０】セパレータ層が隣り合うチャンネル間
のクロストークを防ぐのに十分な厚さであることを特徴
とする請求項１記載のマルチチャンネルファイバー光ロ
ータリージョイント。
【請求項１１】第一の光チャンネル上に光信号を伝送
するための中央光ファイバーの周りに第一のセパレータ
層を置き：セパレータ層の周りに多数の光ファイバーを
配置して第一の光リングを形成することによって第二の
光チャンネルを形成し：第一の光リングの周りに光学的
に非伝導性の外層を配置する：ことからなることを特徴
とするマルチ光チャンネルを有する光ケーブルを形成す
る方法。
【請求項１２】さらに、第一の光リングの周りに第二
のセパレータ層を配置することからなることを特徴とす
る請求項１１記載の方法。
【請求項１３】さらに、第二のセパレータ層の周りに
多数の光ファイバーを配置することによって第三の光チ
ャンネルを形成することからなることを特徴とする請求
項１２の方法。
【請求項１４】前記光ファイバー、前記セパレータ層
および前記第一の光リングが同心であることを特徴とす
る請求項１１の方法。
【請求項１５】第一の光チャンネル上の光信号を伝送
する中央光ファイバーの周りに第一のセパレータ層を配
置し、セパレータ層の周りに多数の光ファイバーを配置
して第一の光リングを作ることによる第二の光チャンネ
ルを形成し、第一の光リングの周りに光学的に非伝導性
の外層を配置することによって、第一の光コネクターを
形成すること；第一の光チャンネル上の光信号を伝送す
る中央光ファイバーの周りに第一のセパレータ層を配置
し、セパレータ層の周りに多数の光ファイバーを配置し
て第二の光リングを形成することで第二の光チャンネル
を形成し、第二の光リングの周りに光学的に非伝導性の
外層を配置することによって、第二の光学コネクターを
形成すること；第一の光コネクターと第二の光コネクタ
ー上に光学表面を形成し、光学面同志を互いに近接して
置き、第一の光コネクターをローターの中に配置し、第
二の光コネクターをステーターの中に配置していること
からなることを特徴とするマルチ光チャンネルを有する
ロータリー光ジョイントを形成する方法。
【請求項１６】さらに、第二のセパレータ層を第一の
光リングの周りに配置することからなることを特徴とす
る請求項１５の方法。
【請求項１７】さらに、多数の光ファイバーを第二の
セパレータ層の周りに配置することによって第三の光チ
ャンネルを形成することからなることを特徴とする請求
項１５の方法。
【請求項１８】前記光ファイバー、前記セパレータ層
および前記第一の光リングは、同心であることを特徴と
する請求項１５の方法。